C++ 初阶核心：命名空间、输入输出与函数重载

二、输入输出流

C++ 提供了标准的输入输出流库 <iostream>，包含 cin 和 cout 对象。

• std::cin：istream 类对象，面向窄字符的标准输入流。
• std::cout：ostream 类对象，面向窄字符的标准输出流。
• std::endl：插入换行符并刷新缓冲区。
• << / >>：流插入/提取运算符（不同于 C 语言的位移运算）。

相比 C 语言的 printf/scanf，C++ 的 IO 可以自动识别类型，无需手动指定格式。

性能优化提示： 在大量输入的竞赛或高性能场景下，建议关闭同步以提升速度：

#include <iostream>
using namespace std;
int main() {
    ios_base::sync_with_stdio(false);
    cin.tie(nullptr);
    cout.tie(nullptr);
    // ... 业务逻辑
}

三、缺省参数

缺省参数允许在声明或定义时为形参指定默认值。调用时若未传实参则使用默认值。

分为全缺省和半缺省。C++ 规定半缺省必须从右向左连续缺省，不能跳跃。

#include <iostream>
using namespace std;
int Add(int a, int b = 2) {
    return a + b;
}
int main() {
    cout << Add(4, 3) << endl; // 输出 7
    cout << Add(2) << endl;     // 输出 4，b 使用默认值 2
    return 0;
}

注意事项：

1. 函数声明和定义分离时，缺省值只能在声明中给出。
2. 调用时必须从左到右依次传参，不能跳跃。

四、函数重载

C++ 支持同一作用域内存在同名函数，前提是形参列表不同（个数或类型）。这体现了多态性，使代码更灵活。C 语言不支持此特性。

1. 参数类型不同

void Add(int a, int b) { cout << a + b << endl; }
void Add(double a, double b) { cout << a + b << endl; }
// 调用时根据传入类型自动匹配

2. 参数个数不同

void fuc() { cout << "haha" << endl; }
void fuc(int a) { cout << "hehe" << endl; }

3. 参数类型顺序不同

void fuc(int a, char b) { cout << "haha" << endl; }
void fuc(char b, int a) { cout << "hehe" << endl; }

4. 常见错误点

• 返回值不能作为重载条件：调用时无法区分。
• 缺省参数导致歧义：例如 f() 和 f(int a=10) 同时存在时，调用 f() 会报错，编译器不知道选哪个。

解决方案： 将其中一个放入不同的命名空间，或使用不同函数名。

五、引用

概念与定义

引用是变量的别名，不占用额外内存空间。

int a = 0;
int& b = a; // b 是 a 的别名

核心特性

1. 必须初始化：定义时必须绑定对象。
2. 不可更改指向：一旦引用某个实体，就不能再引用其他实体（虽然赋值操作看起来像改变，实际是修改被引用对象的值）。
3. 多个引用：一个变量可以有多个引用。

引用传参与返回

实践中主要用于减少拷贝开销，提高效率。

typedef int STDataType;
typedef struct Stack {
    STDataType* a;
    int top;
    int capacity;
} ST;

void STInit(ST& rs, int n = 4) {
    rs.a = (STDataType*)malloc(n * sizeof(STDataType));
    rs.top = 0;
    rs.capacity = n;
}

// 返回引用，允许直接修改栈顶元素
int& STTop(ST& rs) {
    return rs.a[rs.top - 1];
}

const 引用

可以引用常量对象，也可以缩小普通对象的访问权限。临时对象具有常性，必须用 const 引用接收。

double a = 1.23;
const int& b = a; // 隐式转换产生临时对象，必须 const 引用

六、指针与引用的区别

注意：引用相对更安全，但若返回局部变量的引用，同样会出现悬空引用问题。

七、内联函数 (inline)

用 inline 修饰的函数，编译时会在调用处展开，省去栈帧建立开销，提升效率。

适用于频繁调用的短小函数。递归函数或代码量大的函数加上 inline 通常会被编译器忽略。

inline void Swap(int& a, int& b) {
    int tmp = a;
    a = b;
    b = tmp;
}

注意： inline 不建议声明和定义分离到两个文件，否则链接时会找不到函数体。VS Debug 版本默认不展开 inline 以便调试。

八、nullptr

问题引入

在旧代码中，NULL 常被定义为 0。如果函数有 void fuc(int) 和 void fuc(int*) 两个重载，调用 fuc(NULL) 可能会误调用整数版本，因为 NULL 被视为 0。

解决方法

C++11 引入 nullptr，这是一个特殊的关键字，类型为 nullptr_t。

• 它可以隐式转换为任意指针类型。
• 它不能被转换为整数类型。

这样就能准确区分空指针调用，避免歧义。

void fuc(int* a) { /* ... */ }
int main() {
    fuc(nullptr); // 明确调用指针版本
    return 0;
}